Корабли суши
Смотри также: Покорители Бездорожья, Военная Техника, Размышления О Вездеходности
Копипаст с http://n1l3m.narod.ru/zem/001-001.htm
Вездеход – машина, не оправдывающая
своего названия и назначения...
Народная "мудрость".
Оглавление
"ПРИЗЕМЛЕННАЯ" МЕЧТА
ЭТА "ПРИЗЕМЛЕННАЯ" МЕЧТА не могла не появиться, покуда на нашей планете есть места необжитые, труднодоступные. Испокон веков средством покорения пространства был корабль – сначала гребной, парусный, а потом и механический – паровой, дизель-электрический, атомный...
Но это – если искомый объект на берегу моря или недалеко от него. А живет-то человек на суше! Здесь же главным средством покорения пространства тысячелетиями оставались ноги – собственные, человеческие, или верховых и вьючных животных. Только много ли на них увезешь? Да и в действительно труднодоступных местностях животные – мягко говоря, не лучший транспорт.
Однако стоило пересесть хотя бы на сани или простейшие повозки, как во весь рост стала колоссальная проблема: колесо, даже на буксире, отнюдь не вездеходно, и нуждается в какой-никакой дороге!
Тем не менее, как только на смену гужевому транспорту пришел механический, возникли и проекты транспортных средств для покорения совершенно необжитых местностей. Достаточно быстро выяснилось, что автомобиль, в принципе, может пройти куда угодно и без дороги – лишь бы грунт держал. Однако при необходимом условии – адовом труде всего экипажа, да и с не очень большой нагрузкой... Для спортивных рекордов – в самый раз, но для покорения и обживания не годится.
Какое-то, и достаточно долгое, время считалось, что развитие других видов техники решит проблему. В самом деле, нет на Земле мест, недоступных самолетам и вертолетам, никакие болота и снега не страшны аппаратам на воздушной подушке, не забудем и про аэросани... Только достаточно быстро выяснилось, что все эти замечательные достижения технической мысли имеют, увы, ограничения по применению. Так, АВП и аэросаням противопоказаны уклоны, высокие препятствия, лес. Самолеты (и вертолеты), увы, иногда падают, ВСЕГДА нуждаются в каком-никаком, но аэродроме, и, может быть, самое главное – дороги в производстве и эксплуатации!
Последнее, к сожалению, применимо и к другим экзотическим транспортным средствам. И пока (и еще достаточно долго) остается определяющим: любые работы в удаленных районах и тяжелых природных условиях – дорогое удовольствие, и ЛЮБЫЕ меры по снижению издержек приветствуются.
И еще: вся летающая техника, к сожалению, не всепогодна. И по сей день в авиации под всепогодностью понимается возможность работать при любой видимости, что бы ее не ограничивало – ночная темнота, туман, снежная вьюга или песчаный самум. Но, согласитесь, ВИДЕТЬ сквозь пургу и ЛЕТЕТЬ сквозь пургу – не одно и то же...
"СНАЧАЛА – ФАНТАЗИЯ".
Пожалуй, первым внятно и подробно изложил ИДЕЮ большого и дальнего экспедиционного вездехода профессор ВВИА им.Н.Е.Жуковского, выдающийся специалист по механике взрыва, незаурядный художник и генератор идей Георгий Иосифович Покровский. В 1936 и 1937 гг. он напечатал в "Технике-Молодежи" статьи "Арктический танк-амфибия" и "Танк в Арктике", в которых предложил, ни много ни мало, трансполярный грузопассажирский вездеход, характерной массой... 1000 т! Машина предполагалась – за счет объемистого корпуса – с хорошей мореходностью, а благодаря гусеницам – и льдопроходимостью.
Профессор "Жуковки" указал и основные области применения больших вездеходов: грузоперевозки, исследовательские и спасательные операции вне зависимости от погоды, состояния льдов и грунта. Кстати, Покровский понимал название "танк" буквально: расчетные данные он приводил, например, для "тяжелого французского танка S3". 74-тонная машина (на самом деле танк назывался S2 и весил 69 т), освобожденная от брони и вооружения, могла бы нести 30 т груза, из которых 10 т отдавалось под топливо. Тогда дальность хода достигла бы 1000 км.
Среди конструктивных особенностей, предсказанных Покровским – передвижение в воде за счет перемотки гусениц с развитыми грунтозацепами, что устраняет необходимость использования уязвимого винторулевого комплекса; большая ширина гусениц, обеспечивающая низкое давление на грунт; дизель в качестве главного двигателя (профессор главным его достоинством почитал экономичность).
А главной проблемой, которую еще предстоит решить, Покровский считал конструкцию ходовой части. По его мнению, движение большого вездехода по пересеченной местности непременно будет сопровождаться толчками и ударами, от которых экипаж танка-амфибии, конечно, необходимо защитить. Кроме того, чтобы транспортер мог преодолевать высокие препятствия, на своих картинах ученый изобразил машины, напоминающие первые британские конструкции, с огромными гусеницами, охватывающим корпус.
Секретность не позволила профессору военной академии ориентироваться на советский Т-35... Что, может, и к лучшему: именно Т-35 в начале Великой Отечественной войны показали, сколько еще предстоит сделать, чтобы гусеничное шасси достигло чисто механической надежности, необходимой для дальних рейсов по необжитым местам: львиная доля этих танков была потеряна не от боевого воздействия противника, а из-за невозможности устранить поломки!
Рассказывая об истории экспедиционных вездеходов нельзя обойти "Мальчика". Этот гусеничный... герой повести братьев Стругацких "Страна багровых туч", естественно, ходил только на бумаге, но в плане развития идеи заслуживает и технического анализа. Это тем более интересно, что "ранние Стругацкие" (а повесть появилась в 1956 г.) технически пусть и не всегда грамотны, но предельно конкретны.
"Как было указано в руководстве, "Мальчик" являлся танком-транспортером высокой проходимости, предназначенным для передвижения по твердым, вязким и сыпучим грунтам и сильно пересеченной местности, в газообразной и жидкой среде при давлениях до двадцати атмосфер и температурах до тысячи градусов, способным нести экипаж до 8 человек и полезный груз до 15 тонн. Он был оснащен турбинами общей мощностью в 2000 л.с., питающимися от компактного урано-плутониевого бридера. На нем имелись инфракрасные прожекторы, ультразвуковая пушка, пара выдвижных механических рук-манипуляторов (почти таких же, какими водители атомокаров пользуются при перезарядке своих машин на базах энергопитания), внешние и внутренние дозиметры и радиометры и десятки других устройств и приборов, назначение которых Быков представлял себе пока очень смутно. Экипаж, груз, механизмы и приборы прикрывались недежным панцирем из прочной – более прочной, чем титан, – термостойкой и радиостойкой пластмассы."
Прочитав о тренировочном пробеге по ядерному полигону и рейде "Мальчика" по Венере (пусть и сильно отличающейся от настоящей, но об этом узнали только через 15 лет, а вот в отношении "Урановой Голконды" Стругацкие, кажется, оказались пророками), невозможно не согласиться с первым впечатлением, призводимым транспортером:
"Перед ним была самая совершенная машина из всех, когда-либо передвигавшихся на гусеницах. Она была огромна – не меньше гигантского танка-батискафа, который Быков видел несколько лет назад на Всесоюзной промышленной выставке, – но вместе с тем производила впечатление необычайной легкости, стройности, даже, пожалуй, грациозности. Длинный, округлый, слегка сплюснутый по вертикали корпус, приподнятая узкая корма, едва намеченные выпуклости люков и перископов, высокий клиренс... И нигде ни единого шва! Талант конструкторов слил в "Мальчике" огромную мощь тяжелой транспортной машины и благородные линии сверхбыстроходных атомокаров."
Сорок лет спустя мы можем оценить прогноститческий талант писателей – "нетехнарей" (как известно, один из них – астроном, другой – японовед). Инфракрасная оптика и в то время была уже не редкостью, радиолокатор не прижился, но при необходимости ставится, герметичность, радиацонная защита – да какие хотите, комфорт – бывает разный. Общий дизайн – пробовали, правда не в транспортерах, а именно в танках, но не прижилось: смысла особого нет, но очень нетехнологично. Пластмасса, превосходящая по прочности титан, радиационно стойкая и жаропрочная, вряд ли вообще возможна, композиты такие и сегодня дороже золота. Путевая скорость 100 км/ч – вряд ли достижима, не из-за мощности, а из-за особенностей именно гусениц. Словом, "Мальчик" – достаточно грамотный прогноз на недалекую перспективу, сегодня уже во многом реализованный. Но отдельно стоит сказать о двух его особенностях, по-своему уникальных.
К сожалению, крайне мало что можно сказать о применении на сухопутной техники атомных энергоблоков. Известно только, что в 1955-1959 гг. проект атомного танка прорабатывался в США. По расчетам, 70-тонная машина должна была оснащаться 350-мм броней и 105-мм пушкой, тогда как отечественный Т-10, выпускавшийся в это время большой серией, имел 120-200 мм брони и 122-мм пушку, массу 50 т и возможности для дальнейшей модернизации; а на полигон уже вышли машины со 130-мм пушкой и 300-мм броней, прекрасно обходящиеся без ядерного реактора. Это, а также – судя по опубликованной схеме – "никакая" радиационная защита своего же экипажа привели к отказу от дальнейших работ.
У нас в начале 1960-х выпускалась мобильная АЭС на шасси того же Т-10 (число опорных катков выросло до 10 на каждый борт!), однако это была именно мобильная АЭС, а не атомный вездеход... О ядерных транспортерах можно будет говорить только тогда, когда появится энергоблок с выходной мощностью на валу 1000 л.с. (3 МВт тепловой), полной (вместе с круговой защитой, позволяющей сколь угодно долго находиться рядом с работающим устройством!) массой до 18 т, и размерами 6 х 2.7 х 2.5 м, почему – объясню ниже. Но это проблема не создателей вездеходов, а атомщиков.
А вот другое предложение Стругацких – как раз для танкостроителей. Это выдвижные опорные рычаги, практически – ноги. С их помощью "Мальчик" уверенно форсирует стенку высотой 15-20 м, сопротивляется "постоянно действующей" ударной волне "пермаментного" ядерного взрыва, уверенно идет лагом к ураганному ветру... Суть идеи -для абсолютной проходимости одних гусеницу недостаточно. Их опорная проходимость близка к максимально-возможной, а вот профильная оставляет желать лучшего – практически, определяется высотой самой гусеницы, а значит – и машины в целом. Последний параметр сильно увеличивать нежелательно.
Радикальный способ повышения профильной проходимости в свое время предложил К.Э.Циолковский: поставить на планетоход ракетные двигатели! Все это блестяще описано у А.Беляева в "Звезде КЭЦ", но чертовски неэкономично даже на Луне. На Земле вообще лучше летать, но напомню, что именно недостатки авиации и вызвали к жизни идею дальнего экспедиционного вездехода. (И все же идея Циолковского была использована, причем на Земле: в 1980 г. на вооружение Советской Армии поступила 17-тонная инженерная разведывательная машина "Жук"; для самовытаскивания на ней используются твердотопливные ракетные двигатели 9М39 тягой по 312 кг.)
А вот выдвижные (как и любые другие) "ноги" на вездеходах пока не появились. Причина этому предельно проста: при сегодняшних весах и материалах это должна быть куда более монументальная конструкция, нежели описана в повести и показана на иллюстрациях. А для повышения профильной проходимости гусеничных машин конструкторы нашли совершенно другой способ...
НА ПЫЛЬНЫХ ТРОПИНКАХ ДАЛЕКИХ ПЛАНЕТ.
Как уже сказано, "Мальчик" не был первым описанным в литературе экспедиционным планетоходом, и тем более не стал последним, только со страниц фантастики и научно-популярных статей планетоходы перекочевали на чертежные кульманы, испытательные стенды, и наконец – на Луну и Марс. Однако многоколесные роботы и "лунное багги" – далеко не то же самое, что вездеход, рассчитанный на длительные дальние рейды с экипажем исследователей.
В 1960 г. группой проектантов королевского ОКБ-1 прорабатывался марсианскй исследовательский комплекс. Корабль орбитальной сборки планировался с электроракетным двигателями и ядерным энергоблоком – таких потом было много. А вот то, что предполагалось доставить на поверхность Марса, было абсолютно уникальным!
По пустыням красной планеты в течении года (земного) должен был двигаться, ни много ни мало, колесный автопоезд из 5 звеньев. На одной должны были размещаться кабина экипажа и исследовательское оборудование с манипуляторами и буровой установкой. На другой -атомный энергоблок. А три оставшихся представляли собой настоящий подвижной космо- и аэродром: две (одна запасная) ракеты для возвращения на корабль, остающийся на околомарсианской орбите, и конвертоплан (кто забыл – винтовой самолет вертикального взлета и посадки) для полетов над Марсом...
Практически все элементы комплекса предстояло создавать заново, никто не мог предсказать, сколько это займет времени, поэтому проект в работу не пошел.
В конце 1980-х – начале 1990-х гг. большой многоцелевой планетоход, строго говоря – луноход, точнее – Лунное универсальное (или многоцелевое) транспортное средство, проектировался в студенческом КБ "Галактика" Куйбышевского Авиационного института им.С.П.Королева. Мы (автор этих строк делал общую компоновку) тогда не знали очень многого, сейчас "возилка" (термин руководителя работ С.В.Андреева) выглядела бы иначе, но два базовых принципа, заложенных в конструкцию, непременно будут воплощены в реальных машинах, а третий можно обсуждать.
Во-первых, масса и, главное, размеры таких машин должны определяться не возможностям космических транспортных систем, а решаемыми на поверхности задачами. Планетоходы должны быть модульными, собираемыми на месте, а вот уже модули нужно подгонять под зоны полезного груза (в конкретном проекте – "Энергии").
Во-вторых, энергетика планетоходов должна базироваться на чем-то принципиально новом, что еще предстоит если не создать "с нуля", то отработать до уровня массового применения. Солнечные батареи применимы крайне ограниченно, только на ранних этапах освоения планет, да и то немногих (Луна – да, а вот Марс – уже под вопросом). Атомные реакторы по прежнему недостаточно компактны, а главное – не решен вопрос защиты мобильных установок. Аккумуляторы? Топливные элементы? Активно пропагандировавшиеся в то время и забытые потом реакторы на каталитическом разложении высокомодульных алюмосиликатов (на последние рассчитывали мы)? Конверторы, концентрирующие рассеянную энергию вопреки II-му началу термодинамики? Вопрос открыт...
В третьих, хотя с этим многие будут спорить, большой планетоход ОБЯЗАТЕЛЬНО должен иметь гермокабину, достаточную для работы без скафандра, отдельную шлюзовую камеру и стыковочный узел для перехода в помещения базы опять же без скафандра. Возражения, в первую очередь экономическго и весового порядка, понятны, но... оденьте перчатку нашего вакуумного "Орлана" или десантного "Кречета" и попробуйте, даже без наддува, сжать кисть руки. Спорить с 3-м пунктом вы больше не будете. А кому не повезет попасть на экскурсию в Звездный городок, поверьте лекции по курсу конструкции космических аппаратов: еще ни один космонавт в скафандре не соединил обычный штекерный разъем – только специальные, на это рассчитанные...
Ну и – есть веские основание думать, что ЛУНОход все-таки будет колесным.
Доставленная на поверхность "Мобильная лунная база" съезжает с транспортной ракеты. Антенна уложена сверху.
Наш луноход проектировался многоцелевым, под огромным влиянием земных конструкций. А предложенный в 1995 г. конструктором И.А.Козловым и астрономом В.В.Шевченко из Государственного астрономического института им.Штернберга представлял собою уже чисто экспедицонную машину – мобильную лунную базу, МЛБ. Кстати, В.В.Шевченко возглавлял группу, выбиравшую место для лунной базы КБОМ еще в 1960-х гг.
Московские разработчики тоже опирались на "Энергию", но собирать МЛБ предлагалось на окороземной орбите, на орбитальной станции, и лишь отдельные блоки ставились уже на лунной поверхности. Основой лунохода были три вертикальных герметичных цилиндра (диаметр 5 м, высота – 7, массса – 9 т), соединенных 5 стыковочно-переходными узлами. Кроме того, в нижней части цилиндров, к первому ярусу, горизонтально стыкуются шлюзовая камера и два модуля для стыковки с другими сооружениями лунной инфраструктуры. В первом ярусе размещаются комната подготовки внекорабельной деятельности, мастерская, технологическая лаборатория, центр управления и связи, медицинская лаборатория и комната психологической разгрузки. Второй ярус занимают 6 одноместных кают, два санитарных узла и столовая. Над одним из ярусов устанавливается небольшой гермоотсек с огромным прозрачным куполом -для наблюдения и управления движением; но основной обзор обеспечивается телекамерами.
План ярусов "Мобильной лунной базы".
Уникальная особенность – защита от радиации и микрометеоритов, а также стабилизация теплового режима обеспечиваются... метровой толщины обсыпкой из лунного грунта.
Весь этот "самоходный дзот" монтируется на 3 гусеничных тележках, установенных на концах 3 вертикальных "ног", высота которых может меняться. Этим обеспечивается горизонтальное положение МЛБ при перемещении по неровностям лунной поверхности. Скорость аппарата по горизонтальной поверхности должна соствалять 8 км/ч, по 15-градусному подъему – 4 км/ч.
Сверхоригинально решается энергообеспечение МЛБ: в 500-800 м от нее движется самоходный ядерный энергоблок, передающий необходимые 100 кВт по микроволновому лучу. Огромная приемная антенна установлена на мачте, проходящей по оси МЛБ.
ЭТО ЗЕМЛЯ, НО...
Местом, где особенно востребовано сочетание проходимости с надежностью и всепогодности с экономичностью, была и остается Антарктида. Там попробовали все, начиная с собак, пони (разве что оленей северных не завозили), кончая тракторами. В конце концов, создали несколько снегоходов разных конструктивных схем, грузоподъемности и дальности хода. В том числе – и специально для трансконтинентальных экспедиций.
Автомобильная промышленность США в концу 1930-х гг. стала уже государством в государстве. Уже появилась фраза: "Что хорошо для "Дженерал Моторз", то хорошо для Америки". И уже было прекрасно известно, что, несмотря на лучшую проходимость, гусеничный привод имеет катастрофический для дальнего вездехода недостаток – малый ресурс. Это связано с работой элементов гусеницы и с возможным попаданием камней (ледяных глыб) между лентой гусеницы и катком. Поэтому к очередной антарктической экспедиции Бэрда в 1940 г. Научно-исследовательский институт технологии в Чикаго (думается – в Детройте, но так в источнике) создали монстра под названием "Антарктический крейсер".
"Антарктический крейсер" адмирала Бэрда.
Для повышения проходимости по специфическим антарктическим ландшафтам конструкторы использовали два принципиальных решения. Во-первых, "крейсер" поставили на 4 громадных колеса диаметром 3 м. Во-вторых, корпус машины имел длину 17 м и лыжеподобное днище. Через трещины шириной до 4.5 м, коими изобилует антарктический ледник, снегоход должен был "переползать" как лыжа, отталкиваясь колесами; так же должен был преодолеваться и фирн – специфический "грунт", образующийся из свежевыпавшего снега на высотах 6-го континента при тамошних морозах.
В нормальных условиях выпавшие снежинки чуть подтаивают и смерзаются в пластичный, но довольно прочный льдовоздушный "пенопласт", именуемый снежным покровом. Но при очень низких температурах и низкой влажности, характерной для горного воздуха, подтаивания и смерзания не происходит, и вместо снега образуется масса крохотных но очень ветвистых ледяных кристалликов, называемая фирном. Прочности и, соответственно, несущей способности – никакой, зато трение – как по наждачной бумаге. Наряду с низкими температурами фирн остается главной головной болью разработчиков антарктической техники.
Автомобиль имел два дизель-генератора, по 200 л.с. каждый, электротрансмиссию (и, соответственно, мотор-колеса). Огромные скаты не представлялось возможным повернуть, поэтому поворот – бортовой. Предполагалось, что экипаж (видимо, 5 человек) преодолеет на "Антарктическом крейсере" на одной заправке до 8000 км со скоростью 16-48 км/ч.
Весной 1940 г. "крейсер" своим ходом дошел от Чикаго до атлантического побережья США – это известно достоверно. А вот насколько успешной была его полярная "одиссея" – данные противоречивы. Так, согласно одному источнику, по Антарктиде он прошел не более одной мили. Если так, то разработчики все-таки не учли, что антарктический ледник – далеко не гладкое поле, скорее – горная страна. А большие колеса сами по себе "закрывают" только один аспект проходимости.
Проходимость имеет строго научное определение, но нам достаточно принять ее как способность, во-первых, не проваливаться в грунт с низкой несущей способностью, а во-вторых – преодолевать препятствия (стенка заданной высоты, подъем, спуск и боковой уклон заданной крутизны, ров или трещина заданной ширины, отдельный камень). Так вот, "Антарктический крейсер" только не проваливался в глубокий мягкий снег и фирн – лишь это обеспечивали его трехметровые колеса и плоское днище. Плоское днище на минимальной высоте от грунта... и 5-метровые передний и задний свесы, исключающие преодоление хоть сколько-нибудь крутого подъема.
Для преодоления же препятствий, обеспечения так называемой "профильной" проходимости, нужна специфическая компоновка машины. Большой дорожный просвет, минимальное выступание частей корпуса за колею и обводы передних и задних колес, оптимальное соотношение многих размеров – диаметра колес и их ширины, колеи, базы (межосевых расстояний, если осей много)...
Во всяком случае, колесные машины в Антарктиде не прижились. Сначала в дело пошли обычные (в морозоустойчивом исполнении) трактора и гусеничные вездеходы, каких немало появилось перед, во время и после Второй Мировой войны. Кстати, именно война позволила, вернее -заставила довести до нормального уровня надежности и ресурса гусеничный движитель. Этого потребовали танки и те же вездеходы -артиллерийские тягачи, бронетранспортеры... На основе военного опыта был создан танк ПТ-76, на его базе – бронетранспортер БТР-50, а тот уже стал прототипом снегохода "Пингвин". Но для трансконтинентальных переходов он был слаб. Объем советских исследований 6-го континента возрастал, и в конце 1950-х в КБ Харьковского завода транспортного машиностроения – колыбели лучших танков планеты – родилась "Харьковчанка".
Основой послужил тягач АТ-Т (в котором, в свою очередь, были использованы многие агрегаты танка Т-54). Шасси "изделия 404С" было удлинено (7 опорных катков на каждую гусеницу), ширина самих гусениц доведена до метра, на траках установлены грунтозацепы (точнее -снегозацепы) большой площади – все для уверенного двидения по фирну. Мощность дизеля с приводным нагнетателем была поднята почти до 1000 (совсем строго – до 995) л.с. на высоте 3000 м. Это позволяло 35-тонному снегоходу по антарктическому щиту тащить еще 70-тонные сани. 2.5 тыс. л. солярки обеспечивали запас хода в 1500 км.
Монументальное сооружение (длина – 8.5, ширина – 3.5, высота – 4 м) могло разгоняться до 30 км/ч, преодолевать подъемы до 30о. Особой потребности в амфибийности в Антарктиде нет, однако "Харьковчанка" могла и плавать, причем погружаясь достаточно неглубоко – только по пол кабины. Кстати, кабина заслуживает отдельного разговора.
Она имеет объем 50 м3 (площадь – 28 м2, высота – 2.1 м). Стены выполнены из дюралюминия и теплоизолированы 8 слоями капроновой ваты, производительность отопителей – 200 м3/ч. Компоновка же в автомобильных терминах "вагонная": двигатель в передней части, слева от него – пост водителя, справа – штурмана. Важным достоинством создатели "снежного крейсера" (так окрестили "404С" журналисты) считали возможность ремонта многих агрегатов изнутри машины, что должно было облегчить ее эксплуатацию при температурах до -70...
Кстати, сами полярники с танкостроителями не согласились. Ремонт в тепле – вещь, конечно, хорошая, но дизель в жилом помещении – все же плохо. Оказалось невозможным полностью герметизировать капот, и пассажиры снегохода "обоняли" выхлоп, главное же – теплоизоляция оказалась недостаточной. Поэтому через 10 лет появилась "Харьковчанка-2", больше похожая на исходный тягач: капот двигателя и кабина водителя имели традиционную форму, а жилой балок занимал удлиненную грузовую платформу.
"Харьковчанки" были на ходу еще в конце 1990-х, возможно, работают и сейчас. И по сей день некоторые полярники, например – Владимир Евгеньевич Ширшов, в 1997-м – начальник отдела инженерно-технической подготовки РАЭ, считают, что ничего лучшего и не создано. К словам Ширшова стоит прислушаться: в 1967 г. он дошел и последним ушел с Южного полюса относительной недоступности именно на "Харьковчанках" и АТ-Т. После него в этой точке планеты не был больше никто! Но сегодня основа нашего (и не только нашего) антарктического транспорта другая.
КОЛЕСА БЕРУТ РЕВАНШ?
Прежде, чем рассказать о машинах, которые СЕГОДНЯ наиболее полно отвечают представлениям об экспедиционных вездеходах, и, чаще всего, в таком качестве и используются, вспомним еще об одном, достаточно уникальном, аппарате. А заодно – о том, почему, все-таки, колесные машины не прижились в таком качестве.
Итак, в 1962 г. в СКБ ЗИЛа под руководством выдающегося советского автоконструктора Виталия Андреевича Грачева был создан вездеход ЗИЛ-Э167. 6-колесный 17-тонный автомобиль и поныне считается эталонным по проходимости среди колесных экипажей. Он без труда форсировал метровый снег и 1.8 метровый брод, по 80-см снегу ехал со скоростью 15 км/ч, а по 50-см – 30 км/ч. По шоссе же, с 5 т груза, ЗИЛ-Э167 разгонялся до 65 км/ч, мог бы и больше, если бы довели шины. Длина вездехода – 9.42 м, ширина – 3.13 м (по результатам испытаний ее рекомендовали уменьшить до 2.8 м), высота по крышу кабины – 3.06 м. Межосевое расстояние 3.15 м и клиренс 852 мм (под колесными кронштейнами – 750 мм) позволяли "не замечать" рвы шириной 2 м и взбираться на уклон 42о. Профильной проходимости способствовали и 240 мм хода подвески передних и задних колес (оси средних были жестко закреплены на раме). Дальность пробега на одной заправке достигала 600-900 км, в зависимости от дорожных условий.
Пусковая установка РКБО "Редут" на шасси БАЗ-135К
Снегоход появился не на пустом месте. В конструкции широко использовались агрегаты 8-колесного ракетовоза ЗИЛ-135 (в серии – БАЗ-135). Наследником экспериментального образца стал вездеход "Синяя птица", предназначенный для поиска и эвакуации спускаемых аппаратов космических кораблей и – главное – спутников фоторазведки, но сам ЗИЛ-Э167 несмотря на успешные испытания в серию не пошел.
Разработчики считают, что ЗИЛу "перебежал дорогу" гусеничный вездеход ГТ-Т, который, правда, к дальним экспедиционым не относится. Безусловно, субъективный фактор нельзя недооценивать, и все же вспомним, что колесный привод имеет не только неоспоримые достоинства, но и неустранимые недостатки.
Все замечетльные качества колесных вездеходов реализуемы только в одном случае – если это полноприводные машины. Что, в свою очередь, означает "размазанную" по всей конструкции трансмиссию, тяжелую и сложную. У гусеничного же аппарата привод идет только на одну ведущую звездочку на каждую гусеницу. Это означает, что механизм 6-колесного вездехода сложнее аналогичного гусеничного в 3 раз, 8-колесного – в 4... То есть, во столько же раз ненадежнее! Да, потеряв гусеницу, обычный вездеход встает, а потерявший 2 колеса 8-колесный может ехать, но гусеницы и так рассчитаны на частый ремонт...
Проблема трансмиссии многоколесных машин решится раз и навсегда при переходе на электро- или гидропривод, но пока это сделано только на сверхтяжелых (но "паркетных") транспортерах и планетоходах – такие системы до сих пор страшно дороги, а их массово-энергетические характеристики не устраивают разработчиков вездеходов. Техника не стоит на месте, и есть надежда, что в обозримом будущем ЭТА трудность будет преодолена. Однако останется другая.
Вспомним, для лучшей опорной проходимости необходима максимальная площадь опорной поверхности. У колес она образуется за счет деформации шин и самой опорной поверхности. Деформация эта увеличивается при снижении давления в шинах, но возможности этого способа небезграничны. И, чтобы при допустимой из прочностных соображений деформации, иметь требуемую площадь, наращивают ширину колес, а главное – их диаметр. То есть – высоту машины... Кстати, последнему способствует и развитая трансмиссия, занимающая всю нижнюю часть корпуса.
Идеально, кстати, было бы иметь машину изменяемой высоты, но это возможно только для шагоходов. А без шагающего привода получается высокий колесный вездеход, совершенно не устраивающий ни военного заказчика (заметен и не устойчив к воздействию ударной волны), ни гражданского (районы, в которых приходится работать экспедиционным вездеходам, характеризуются СИЛЬНЕЙШИМИ ветрами). Поэтому, говорят полярники, в Антарктиде колесных снегоходов никогда не будет (белорусские спортсмены в декабре 1999 г. доходили на "дутиках" низкого давления до Южного полюса, но на то они и спортсмены). Ну, загрузить и разгрузить высокую машину – не слишком большое удовольствие...
"СТАЛЬНАЯ ЗМЕЯ".
В единственном в мире учебнике по проектированию планетоходов, изданном под редакцией основателя советской школы разработчиков этой техники А.Л.Кемурджиана в 1993 г., сказано: "Многосекционные планетоходы – поезда позволяют поднять на качественно новый уровень проходимость машины." То же самое в полной мере относится и к любым другим вездеходам. Дело здесь в следующем.
Чтобы преодолевать препятствия, сравнимые с высотой машины (и любые другие), вездеход должен все время сохранять максимальное сцепление с "дорогой". То есть в идеале – как бы "обволакивать" преграду, "обкатывать" ее. Это можно реализовать двумя способами: либо использовать колесно-шагающий привод, в котором колеса или гусеничные тележки установлены на концах опорных рычагов – "ног", либо сделать гибкой конструкцию, раму вездехода. Первый вариант пока не пригоден для тяжелых машин. Второй сегодня реализуем в сочлененных конструкциях, лучшей из которых среди серийной продукции обладают отечественные двузвенные транспортеры семейства "Витязь".
Считается, что двузвенные транспортеры создавались как ракетовозы. Действительно, среди многих вариантов мобильных пусковых установок для твердотопливных МБР "Темп-2С" были похожие, но... принципиально отличные. Ведь правильнее сказать, что двузвенные "Витязи" состоят из трех основных частей: двух гусеничных модулей и трехстепенного поворотно-сцепного устройства. Именно это последнее, реализуя так называемый кинематический способ поворота, и придает сочлененной машине свойства пресмыкающегося. Оно позволяет не только поворачивать, но и кренить один модуль относительно другого, преодолевая каменистые осыпи и завалы, задирать либо опускать нос и корму, влезая из положения "на плаву" на неудобный берег или на сходни десантного корабля (последнее в мире могут ТОЛЬКО плавающие "Витязи" ), наконец, форсировать 4-метровые (в Антарктиде, говорят, проходили и 8-метровые) рвы или трещины, как сверхдлинной 15-метровой машине.
ДТ-20ПM: болото – не преграда
Так что в РВСН двузвенные транспортеры, с 1982 г. серийно выпускаемые на специально для этого построенном заводе в Ишимбае, используются именно как транспортеры, успешно заменяя... вертолеты! В этом же качестве "Витязи" применяются пограничниками, геологами, нефте- и газодобытчиками и антарктическими экспедициями. Именно ишимбайские снегоходы сегодня – основа транспортной инфраструктуры не только наших, но и ЮАРовских и индийских южных полярных станций.
ДТ-4П "Ледоруб"
"Витязи" выпускаются в двух вариантах исполнения (неплавающий с большой платформой и плавающий), трех типоразмеров – грузоподъемностью 10, 20 и 30 т. На всех машинах ставится одинаковый дизель мощностью 710 л.с., все имеют одинаковый поперечный габарит. По опыту 10 лет эксплуатации появилась модификация "Вездесущий" – плавающий, с дизелем увеличенной мощности, измененными обводами носовой части, сходнями для погрузки колесной техники и... бронированием. В середине 90-х в НИИ-21 испытывался 4-тонный ДТ-4П "Ледоруб", в серию он готовится на Рубцовском машиностроительном заводе. Под монтаж 2 тонн оборудования рассчитан двухзвенник ТТМ-4901 "Руслан", созданный в горьковском ЗАО "Транспорт".
Что же до дальних экспедиций, то для ДТ-10П и ДТ-30П созданы жилые балки. В модели ДТ-10ПЖ переоборудовано второе звено, во внутреннем помещении которого размерами 5.8 х 2.5 х 2.5 м могут жить 6-8 человек. Жилой блок аналогичного ДТ-30ПЖ рассчитан на 8 человек и имеет габариты жилого помещения 6.33 х 2.77 х 2.5 м. Таков же и автономный балок Ю-18ПЖ, который может прицепляться к обычному ДТ-30П. Поворотно-сцепное устройство обеспечивает сочленению 2-го и 3-го звеньев те же возможности, но привода на гусеницы прицепа нет, они вращаются свободно. Эта модификация создана уже прямо по заказу Российской Антарктической экспедиции.
Критерием проходимости сочлененных машин можно считать путевую скорость. У каждого транспортного средства есть скорость максимальная, развиваемая в идеальных условиях, и характеризующая, скорее, двигатель, а есть – средняя путевая, получаемая делением длины маршрута на время его прохождения. Так вот, максимальная скорость "Витязей" по вравнению с "Харьковчанками" увеличилась всего на 6 км/ч (на 20%), зато путевая – в 2-3 раза!
ДТ-30ПЖ – антарктический вариант
Разумеется, нет предела совершенству, и ДТ-(грузоподъемность)П не идеальны. Поворотно-сцепное устройство, при всех его блестящих способностях, сложно и уязвимо. Механическая передача не позволяет наращивать число звеньев (напомню, уже третье пассивно). Здесь была бы более уместна гидравлическая или электрическая передача, но агрегаты с приемлемыми удельными характеристиками еще надо создать. Резинотканевые гусеницы, полиуретановые катки с губчатым заполнителем, гидромеханическая коробка передач хорошо работают до северных -50о, но при южных -70о начинаются проблемы. Эти же особенности конструкции затрудняют, мягко говоря, создание на базе "Витязей", например, пожарных или боевых машин – но право же, всякая универсальность имеет пределы!
Неплохо было бы – с точки зрения дальних экспедиций – перекомпоновать транспортер. Существующая схема – кабина экипажа, двигательный отсек, грузовые платформы – оптимальна именно для транспортных операций. Но в экспедиции, особенно в сложных метеоусловиях, предпочтительна компоновка, использованная Грачевым в ЗИЛ-Э167: кабина, салон, двигатель. Технически это возможно – перенести двигатель на кормовое звено, перекомпоновать трансмиссию и топливные баки, протянуть дистанционное управление... Но это будет уже новая машина, пусть на агрегатах серийной. Ее надо сделать, испытать, отладить до уровня надежности, необходимого в дальнем рейсе по необжитым местам. Это все – деньги, и немалые, а особой необходимости в такой переделке все же нет: условия тяжелые, но не смертельные. Поэтому используются минимальные переделки серийных грузовиков.
На "Витязь", особенно – трехзвенный, прямо-таки просится ядерный реактор. Кстати, вышеприведенные цифры – мощность на валу 1000 л.с., полная масса до 18 т, размеры 6 х 2.7 х 2.5 м – взяты именно исходя из размещения на 2-м или 3-м звене вездехода. Сегодня главной проблемой остается именно круговая радиационная защита, и хотя некоторые основания для оптимизма здесь есть, но – только основания... Кроме того, на Земле им работать негде: Антарктида объявлена безъядерной зоной, а в других местах – представляете панику среди не слишком грамотных (или слишком хорошо оплаченных) обывателей!